【Word版本下載可任意編輯】數字視頻監控單元的設計0引言

視頻監控系統已經廣泛地應用在日常生活中，其穩定、可靠的工作已經成為保證人民生產、生活正常運轉的必要條件。可靠快速地采集輸入、編解碼以及處理傳輸成為視頻處理設備設計的關鍵點。本文介紹了一種基于達芬奇技術的數字視頻單元。單元主要完成對視頻信息的智能采集處理功能和集成影象處理功能。

1視頻單元的組成及硬件設計

視頻單元以TMS320DM365為處理器芯片，并以TMS320DM365為中心設計視頻緩沖、視頻解碼等功能。單元的硬件主要有達芬奇處理器芯片(TMS320DM365，以下簡稱DM365)、視頻解碼器芯片(TVP5158)，DDR2SDRAM，FLASH，ENC28J60以太網控制器、電源管理芯片等。視頻單元的框圖如圖1所示。本文主要介紹了視頻采集輸入部分、外部存儲器部分、以太網部分和視頻輸出部分這4部分。

DM365高度集成了眾多組件，其中包括符合生產要求的H.264，MPEG4，MPEG2，MJPEG與VC1編解碼器，可滿足智能視頻處理功能的集成影像信號處理(ISP)解決方案和一系列板載外設等，可降低系統成本。

圖1視頻單元框圖

視頻單元工作原理如下:TVP5158視頻解碼芯片把CCD攝像頭傳過來的模擬視頻信號開展模/數轉換，變成符合ITURBT.656或YUV標準的數字視頻信號;然后將數字視頻信號傳輸到達芬奇處理器的視頻處理子系統的前端，開展預處理后送到視頻處理子系統的后端，視頻處理子系統的后端對數字視頻信號開展編碼后直接將其輸出到顯示器終端上。DM365上的ARM端主要作為控制器來控制視頻解碼芯片和外圍接口芯片。

1.1視頻采集輸入設計

攝像頭將采集到的模擬視頻信號傳輸給TVP5158視頻解碼器。該TVP5158器件是一個4通道、高品質NTSC/PAL視頻解碼器，它用數字化編碼所有基帶模擬視頻格式，使其變為數字視頻信號輸出。該編碼器的每個通道都包含10位27MSPS的模/數轉換器。

TVP5158支持NTSC(J，M，4.43)和PAL(B，D，G，H，I，M，N，Nc，60)標準視頻同時輸入。每個視頻解碼通道均支持復合信號輸入。TVP5158輸出端口支持8位的ITURBT.656和16位422YUV格式。

TVP5158視頻解碼器再將解碼信號傳輸給DM365的視頻處理前端(VPFE)。TVP5158高度靈活的視頻輸出與DM365的無縫接口可取消對外部FPGA的需求。TVP5158與DM365的接口框圖如圖2所示。

圖2TVP5158與DM365接口框圖

TVP5158輸出8位的ITURBT.656和16位4：2：2YUV格式視頻。DM365支持ITUBT.601/BT.656/BT.1120數字YCbCr4：2：2(8b/16b)格式視頻，所以本系統中DM365采用YCbCr4：2：2的8位ITURBT.656視頻捕獲模式，該系統不需要外部行/場同步信號。TVP5158的DVO引腳與DM365的YIN引腳相連，以用來傳輸數據。

1.2外部存儲器設計

在該單元中，選用的外部存儲器為一個DDR2SDRAM芯片和一個NANDFLASH芯片。在該單元中，采用華邦電子公司的1GBDDR2SDRAM作為主存儲器，型號為W971GG6IB。DM365與W971GG6IB的接口框圖如圖3所示。

CLK和是時鐘信號引腳，芯片時鐘通過這兩個引腳輸入。為行地址鎖存，為列地址鎖存，為寫使能，這三個引腳可對輸入命令開展規定。

當片選為高電平時，所有的外部命令都被禁止;還可提供外部組選擇。A0~A12為地址總線，芯片中行地址為A0~A12，列地址為A0~A9，其中的A10是自動預充電標志。因為該單元選用一個1GB的DDR2SDRAM，所以選擇BA0和BA1兩個引腳對片內8個組開展選擇。DQ0~DQ15為雙向數據總線引腳，可支持16位寬度的數據傳輸。當DDRDQS開展寫操作時，數據輸出到芯片中;當DDRDQS開展讀操作時，芯片的數據輸入到DM365中。DDRDQS1用于DDRDQ，DDRDQS0用于DDRDQ。LDQS與DDRDQS0相連，LDQS與DQ0~DQ7上的數據相對應;UDQS與DDRDQS1相連，UDQS與DQ8~DQ15上的數據相對應。LDQS和UDQS分別為低位和高位數據選通，只有在不同數據選通模式通過EMR的控制位被使能時才被使用。

圖3DM365與W971GG6IB接口框圖

單元中選用的NANDFLASH為三星公司的K9F2808U0C，它為一個132MB的閃存，其中的內存容量分為16M8b容量和4MB的備用容量。該存儲器陣列包含1024個獨立可擦除塊，每個數據塊包含16KB。K9F2808U0C的8個I/O引腳是地址復用的，這樣可減少引腳數，并方便系統升級，閃存電源為3.3V。

DM365與K9F2808U0C的接口框圖如圖4所示。

圖4DM365與K9F2808U0C接口框圖

圖4中I/O0~I/O7為數據輸入/輸出引腳，與EMD引腳相連，實現數據的傳輸。I/O引腳用于輸入命令、地址和數據，還用于在讀操作時輸出數據。

引腳與EMCE0引腳相連，實現片選功能。引腳與EMOE引腳相連，對串行數據輸出開展控制。引腳與EMWE引腳相連，控制了對I/O端口的寫操作。命令、地址和數據被鎖在WE脈沖的上升沿。R/B為輸出引腳，與EMWAIT引腳相連，它說明了設備操作的狀態，當低電平時，它說明一個程序、擦除或隨機讀操作正在進程中，并在結束后返回到高電平狀態。

1.3以太網設計

DM365通過ENC28J60以太網控制器與網絡開展通信，其接口框圖如圖5所示。

圖5DM365與ENC28J60接口框圖

ENC28J60以太網控制器是美國微芯科技公司推出的產品，適用于精簡的嵌入式網絡應用。DM365的SPI接口與ENC28J60芯片的SPI接口相連。為片選輸入引腳，SCK為時鐘輸入引腳，SI為數據輸入引腳。ENC28J60芯片與RJ45接口之間還需要連接兩個網絡變壓器。在差分接收引腳(TPIN+/TPIN-)上連接一個專用于10BASET操作的1：1脈沖變壓器;在差分發送引腳(TPOUT+/TPOUT-)上連接一個帶有中心抽頭的1：1脈沖變壓器。變壓器起到電平轉換及電氣隔離的作用。

1.4視頻輸出設計

LCD顯示器與視頻處理后端相連。視頻輸出部分框圖如圖6所示。

圖6視頻輸出框圖

OSD